1、問答題11.1 復(fù)習(xí)題（Questions for Review）第一套復(fù)習(xí)題1請將下列電磁波按頻率由小到大排序：C波段、Ku波段、X波段、紅光、藍(lán)光、綠光、紫外光、黃光、黃綠光、近紅外、遠(yuǎn)紅外、無線電波。2什么波長范圍的電磁波稱為可見光？其對應(yīng)的頻率范圍是什么？3菲涅耳反射率與發(fā)射率有何關(guān)系？與吸收率、透射率的關(guān)系？推導(dǎo)中用了什么定律？舉出兩個(gè)例子a）在海水可見光紅外波段情況下b）在海水微波波段情況下菲涅耳反射系數(shù)和反射率的數(shù)值。4寫出德拜方程的表達(dá)式。為什么L波段的微波輻射計(jì)適于測海表面鹽度？相對電容率的變化通過什么公式導(dǎo)致輻射計(jì)接收到的亮溫etTs也隨之變化？5寫出普朗克定律的表達(dá)式，解

2、釋公式中出現(xiàn)的每一個(gè)物理量和常數(shù)，并由此推導(dǎo)瑞利金斯定律。這兩個(gè)定律分別適用于紅外、可見光、微波波段三個(gè)波段中哪些波段的輻射度計(jì)算？6簡要闡述米氏散射和瑞利散射的適用條件。大氣層空氣分子的散射屬于那一種？氣溶膠散射對可見光、紅外和微波（例如5.3GHz）波段各屬于那一種？指出氣溶膠粒徑的主要分布范圍和5.3GHz微波波長。7分別寫出蘭伯比爾定律的微分和積分形式，并指出衰減系數(shù)與復(fù)折射率的關(guān)系。8寫出水色遙感大氣校正的最基本方程，并介紹各項(xiàng)的物理意義。指出在440納米和清潔水條件下，各項(xiàng)對衛(wèi)星信號的貢獻(xiàn)占多少？10.畫出典型的一類水體葉綠素的離水輻射的光譜曲線圖。以SeaWiFs為例，利用那兩個(gè)

3、波段（用中心波長表示）的離水輻亮度的比值可以反演葉綠素濃度？該方法通常又叫什么名字？11.分別寫出鏡面反射和布喇格共振理論計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化雷達(dá)后向散射截面0的公式。二者通過什么函數(shù)與風(fēng)速相聯(lián)系？12.解釋概念：Range，Geoid，Topography，Dynamic height，Geoid Undulation，Reference Ellipsoid。大地水準(zhǔn)面起伏主要是由什么原因引起（回答一個(gè)最主要原因）？其變化的范圍是什么？海面地形是由什么原因引起（回答三個(gè)最主要原因）？其變化的范圍是什么？13.衛(wèi)星到海面距離如何測得？Topex/Poseidon測量海平面高度的精度精度可達(dá)多少？海面到地

4、心的距離如何計(jì)算？海面地形異?？捎檬裁垂接?jì)算？14.寫出合成孔徑雷達(dá)的縱向距離分辨率。合成孔徑雷達(dá)的采樣距離與衛(wèi)星速度、采樣時(shí)間長度有什么關(guān)系？與真實(shí)孔徑雷達(dá)有什么關(guān)系？與真實(shí)孔徑雷達(dá)分辨率比較，采樣距離與孔徑有什么關(guān)系？第二套復(fù)習(xí)題1請將下列電磁波按波長由小到大排序：C波段、Ku波段、X波段、紅光、藍(lán)光、綠光、紫外線、黃光、黃綠光、近紅外、遠(yuǎn)紅外、熱紅外。2計(jì)算地球同步軌道衛(wèi)星的近似高度和太陽同步軌道衛(wèi)星（衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)周期是100分鐘）的近似高度。列出萬有引力定律與牛頓第二定律的公式。并列出角速度與旋轉(zhuǎn)周期的關(guān)系式。3在可見光和紅外波段電磁波于海氣界面的傳遞中，復(fù)折射率、菲涅耳反射率和發(fā)

5、射率是多少？在10GHz的微波于20C的海氣界面的傳遞中，相對電容率、菲涅耳反射率而后發(fā)射率是多少？指出菲涅耳反射率有什么公式計(jì)算？相對電容率有什么公式計(jì)算？4麥克斯韋方程組是關(guān)于電磁場傳播的波動方程。請完成下列問題：1）出麥?zhǔn)戏匠探M2）寫出電場的一個(gè)特解3）寫出光速C與真空電容率0以及真空磁導(dǎo)率0的關(guān)系式4）寫出在有介質(zhì)（非真空）情況下復(fù)折射率與相對電容率的關(guān)系式5）分別說明復(fù)折射率的實(shí)部和虛部的各自的物理意義。5闡述光學(xué)厚度和穿透深度的定義和單位，以及二者之間的關(guān)系。對于10GHz的電磁波，20C海水的衰減系數(shù)和穿透深度是多少？這些數(shù)據(jù)的物理意義是什么？6在有邊界的電磁波的傳輸中，哪幾個(gè)物

6、理過程對傳感器接收的信號做出貢獻(xiàn)？在方程T = TA（1 - t）+ t eSTS + t（1-eS）+ t（1-eS）（1 - t）TA中，右側(cè)三項(xiàng)各代表什么？每一個(gè)字母表示什么？三項(xiàng)中每一項(xiàng)的貢獻(xiàn)大約是多少（假設(shè)海水27C，35psu的鹽度，電磁波頻率5GHz，大氣清潔）？7寫出離水輻亮度Lw（,）與平均日地距離處大氣層外垂直入射的太陽輻照度 （）的關(guān)系。指出圖6-3中五個(gè)箭頭代表的物理量的名稱。8寫出六種與水色遙感有關(guān)的衛(wèi)星與傳感器的名稱（中文全稱和英文縮寫），并指出水色遙感涉及海洋水體要素的三種主要產(chǎn)品名稱。9布喇格共振條件是什么？指出其中各符號名稱。已知0dB=10 log(0)，式

7、中左側(cè)0dB是用分貝表示的標(biāo)準(zhǔn)化雷達(dá)后向散射截面，右側(cè)0是無數(shù)學(xué)單位的標(biāo)準(zhǔn)化雷達(dá)后向散射截面。如果0增加到原來的100倍，0dB 增加多少？ 10散射計(jì)測海面風(fēng)一般給出幾組解？如果使用5.3GHz的C波段散射計(jì)，當(dāng)入射角是45時(shí)，水面上什么波長的波浪與入射的電磁波共振？11大地水準(zhǔn)面起伏由何原因引起？其變化尺度和變化范圍是什么？海面地形的定義及產(chǎn)生原因是什么？潮汐、海流、海表面風(fēng)和大氣壓可引起多大尺度的海面地形變化。12高度計(jì)測有效波高的原理是什么？測衛(wèi)星到海面距離的原理是什么？測風(fēng)速的原理是什么？13寫出合成孔徑雷達(dá)的距離分辨率（range resolution）、方位分辨率（azimuth

8、 resolution）、方位角分辨率（azimuth angle resolution）的表達(dá)式。哪一個(gè)分辨率與采樣時(shí)間的衛(wèi)星通過的距離有關(guān)？與真實(shí)孔徑雷達(dá)的距離分辨率相比，哪一個(gè)量相當(dāng)于“合成孔徑”？14寫出菲涅耳反射率的表達(dá)式，以及菲涅耳反射率與菲涅耳反射系數(shù)的關(guān)系式。第三套復(fù)習(xí)題1.請分別采用納米（nm）和微米（m）為單位闡述什么波長范圍的電磁波稱為可見光？如果一個(gè)雷達(dá)的頻率是1.5GHz, 它的波長應(yīng)是多少厘米？2.什么叫水平極化和垂直極化？3.給出反射比、吸收比、發(fā)射比、透射比的定義和英文表述，它們的基本關(guān)系是什么？基爾霍夫定律（Kirchoff Law）條件是什么？在條件滿足的情

9、況下該定律表達(dá)什么思想？4.發(fā)射率e在海氣邊界與菲涅耳反射率的關(guān)系是e=1-；發(fā)射率e大氣內(nèi)部與透射率t的關(guān)系是e=1-t 。試用基爾霍夫定律（Kirchoff Law）對以上兩個(gè)公式做出解釋。已知大氣光學(xué)厚度，如何計(jì)算透射率t ?5.簡要闡述米氏散射和瑞利散射的適用條件。大氣層空氣分子的散射屬于那一種？氣溶膠散射對可見光、紅外和微波（例如5.3GHz）波段各屬于那一種？指出穩(wěn)定氣溶膠粒徑的主要分布范圍和5.3GHz微波波長。6.寫出合成孔徑雷達(dá)縱向距離分辨率（azimuth resolution on the surface）的包含采樣距離的表達(dá)式。合成孔徑雷達(dá)的采樣距離與衛(wèi)星速度、采樣時(shí)間

10、長度有什么關(guān)系？合成孔徑雷達(dá)的采樣距離與真實(shí)孔徑雷達(dá)的孔徑有什么關(guān)系？ 7.請給出下列變量的定義和相互關(guān)系：復(fù)折射率（回答其實(shí)部和虛部的物理意義）、相對電容率、光學(xué)厚度、衰減系數(shù)和穿透深度（又稱皮層深度）。分別對于微波和可見光，請舉例說明復(fù)折射率或相對電容率的大小、穿透深度的大小。8.在不考慮大氣效應(yīng)的情況下，微波輻射計(jì)探測到的海面亮溫與海面真實(shí)溫度的關(guān)系是TR=eTS。請說明哪一項(xiàng)是亮溫？哪一項(xiàng)是海面溫度？如何計(jì)算海面發(fā)射率e？利用這個(gè)公式可以反演海面溫度和鹽度。在哪一個(gè)波段范圍的微波輻射計(jì)適合用來探測海面鹽度？在哪一個(gè)波段范圍的微波輻射計(jì)適合用來探測海面溫度？為什么？ 9.布喇格共振散射（

11、Bragg-Resonant Scatter）、鏡面反射(Specular Reflectance)、多普勒效應(yīng)（Doppler Effect）、海面發(fā)射率（Sea Surface Emissivity）和德拜方程（Debye Equation）這五個(gè)物理概念中，哪些與微波輻射計(jì)遙感有關(guān)？哪些與高度計(jì)遙感有關(guān)？哪些與散射計(jì)遙感有關(guān)？哪些與合成孔徑雷達(dá)（SAR）遙感有關(guān)？ 10.輻射度L和輻照度E有如下關(guān)系： LQ=E。試從輻射度L和輻照度E的定義出發(fā)，推導(dǎo)各向同性介質(zhì)內(nèi)部光場的Q因子（Q factor of light field）。11.請簡要介紹高度計(jì)、水色掃描儀、紅外輻射計(jì)、微波輻射計(jì)、

12、合成孔徑雷達(dá)、散射計(jì)的一至兩項(xiàng)主要用途。指出屬于被動（不輻射電磁波而只接受被檢測體的輻射）還是主動（既輻射電磁波又接受其在被檢測體的回波信號）遙感方式，并指出屬于可見光、紅外、微波三種波段類型中何種。12.寫出單位角d的定義和微面積元dS的表達(dá)公式，式中包括單位的英文縮寫，計(jì)算整個(gè)球面的立體角。13.有那些物理量能夠描述電磁波的輻射功率？請給出它們的定義和中英文名稱和單位。輻亮度與輻照度有什么區(qū)別？反射率與發(fā)射率有什么區(qū)別。14.熱紅外測海面亮度溫度或微波測海面亮度溫度的理論依據(jù)是什么？根據(jù)哪個(gè)定律（或方程）進(jìn)行計(jì)算？使用主動還是被動的傳感器測海溫，為什么？測溫傳感器接收信號是海面的輻射度L還

13、是輻射強(qiáng)度I？為什么？第四套復(fù)習(xí)題1.什么是光學(xué)厚度（optical thickness）和皮層深度（skin-depth）？2.復(fù)折射率 的實(shí)部有什么物理意義，與哪個(gè)定律相聯(lián)系，用公式說明，對可見光波段如何測量？對微波波段如何計(jì)算？3.寫出垂直入射和反射情況下的菲涅耳反射率的表達(dá)式。如果界面兩處都不是空氣或真空，表達(dá)式如何寫？ 4.請回答在微波波段的輻射傳輸方程（radiative transfer equation） 各項(xiàng)和每個(gè)字母代表什么意義？ 大氣介質(zhì)內(nèi)部的基爾霍夫定律體現(xiàn)在何處？5.填空：平靜海面的微波亮溫T通過_與海面發(fā)射率e相聯(lián)系，海面發(fā)射率e通過_與菲涅耳反射率相聯(lián)系，菲涅耳反

14、射率通過_與相對電容率r相聯(lián)系，相對電容率r通過_與海表面溫度和鹽度相聯(lián)系。（選擇：基爾霍夫定律，菲涅耳公式，德拜方程，瑞利-金斯定律，兩尺度模型）6.填空：在1-40GHz頻率范圍內(nèi)，菲涅耳反射率在_隨海表面鹽度變化最大，在_隨海表面溫度變化最大，在_隨海表面溫度和鹽度變化最小，（選擇：X波段，C波段，L波段，Ka波段，Ku波段）7.請給出下列名詞的詳細(xì)解釋：Argo，AVHRR，COCTS，HRPT，MODIS，NOAA/POES，SeaWiFS，SMMR，TOGA，TAO，TOPEX。要求a）寫出縮寫的英文原文；b）基本用途或作用；c）如果是傳感器的話，回答它屬于哪個(gè)波段（例如可見光、紅

15、外、微波波段）？哪些衛(wèi)星攜帶了它？ 8.什么是“海面亮溫”？在不考慮大氣效應(yīng)的情況下，微波輻射計(jì)探測到的“海面亮溫”與海面真實(shí)溫度之間有什么關(guān)系？相對電容率的變化通過哪些公式導(dǎo)致微波輻射計(jì)探測到的“海面亮溫”也隨之變化？某處海水的真實(shí)溫度為297.67K，然而一個(gè)5GHz微波輻射計(jì)探測的“海面亮溫”卻是T=107.16K，為什么相差如此之大？ 9.請給出下列變量的定義及其相互關(guān)系：復(fù)折射率（回答其實(shí)部和虛部的物理意義）、相對電容率、衰減系數(shù)、光學(xué)厚度和穿透深度（又稱皮層深度）。對于10GHz的電磁波，20C海水的衰減系數(shù)（光束衰減系數(shù)ka或者電場強(qiáng)度的衰減系數(shù) ke中任何一個(gè)均可）和穿透深度是

16、多少？這些數(shù)據(jù)的物理意義是什么？ 10.寫出合成孔徑雷達(dá)的距離分辨率和方位分辨率。合成孔徑雷達(dá)的采樣距離與衛(wèi)星速度、采樣時(shí)間長度有什么關(guān)系？與真實(shí)孔徑雷達(dá)分辨率比較，采樣距離與孔徑有什么關(guān)系？11.請將下列電磁波按頻率由小到大排序：C波段、Ku波段、X波段、Ka波段、紅光、藍(lán)光、綠光、紫外線、黃光、黃綠光、近紅外、遠(yuǎn)紅外、無線電波、X射線。12.填空：For TOPEX/POSEIDON, each measurement of sea level height has a precision of _ and an accuracy of _ for typical oceanic conditions, with small geographically correlated errors. In this context, precision ( _ ) is the ability to determine changes in sea level over distances of 20 km, and accuracy ( _ ) is the uncertainty of each